JP4479744B2 - Flow measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、空気の流量を測定する流量測定装置に関するものであり、特に内燃機関に吸入される空気の流量を測定するのに好適な流量測定装置に関する。 The present invention relates to a flow rate measuring device for measuring the flow rate of air, and more particularly to a flow rate measuring device suitable for measuring the flow rate of air taken into an internal combustion engine.
従来より、流量測定装置100には、図4に示すように、空気流路に空気の流れと略平行な平面状に設けられる絶縁膜101と、絶縁膜101の表面102に設けられて通電により発熱する発熱抵抗103と、表面102で発熱抵抗103の上、下流側に設けられ、温度に応じて電気抵抗が変化する上、下流側検出抵抗104、105とを備え、上、下流側検出抵抗104、105による検出差分に基づいて、空気流路を流れる空気の流量を測定するものが公知である(例えば、特許文献1参照)。
Conventionally, as shown in FIG. 4, the
すなわち、流量測定装置100によれば、絶縁膜101の表面102上で上、下流側検出抵抗104、105で挟まれて区画される領域が検出差分を検出するための検出領域108をなしている。そして、発熱抵抗103により形成される発熱領域109が検出領域108を加熱することにより、検出領域108において空気の流れる方向に温度分布が生じ、この温度分布に応じた検出差分が検出されて流量の測定に利用される。このため、発熱領域109から検出領域108に与えられる熱量の内、検出領域108の加熱、つまり温度分布の形成に利用される割合が高いほど、流量検出感度が高く検出誤差も小さくなるものと考えられる。
That is, according to the flow rate measuring
ところで、発熱領域109から検出領域108に与えられる熱量は、全量が検出領域108の加熱に利用されるのではなく、一部は、検出領域108の加熱に有効に利用されず放熱されてしまう。特に、発熱抵抗103の端子110、111は、直接的に発熱抵抗103に接続して熱伝導を受けやすく、さらに伝熱抵抗も小さいので、発熱領域109からの大きな放熱先となっている。
By the way, the amount of heat given from the
そこで、流量測定装置100では、端子110、111に接続する発熱抵抗103の電位端114、115を検出領域108の一端縁116に配し、発熱領域109から端子110、111への放熱を検出領域108の一端側でのみ行う。これにより、検出領域108の一端縁116および他端縁117の両方に電位端114、115を一方ずつ配して発熱領域109から端子110、111への放熱を検出領域108の一端側および他端側の両方で行う場合よりも、端子110、111への放熱量を少なくすることができる。
しかし、電位端114、115を一端縁116のみに配しても、電位端114、115から端子110、111への放熱量は相変わらず多いものと考えられ、さらなる流量検出感度の向上策が求められている。
However, even if the
本発明は上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、発熱抵抗の上、下流側に設けられる上、下流側検出抵抗の検出差分に基づいて、空気の流量を測定する流量測定装置において、流量検出感度を向上させることにある。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and its purpose is to measure the air flow rate based on the detection difference of the downstream detection resistor, in addition to being provided on the downstream side of the heating resistor. An object of the present invention is to improve flow rate detection sensitivity in the flow rate measuring device.
〔請求項1の手段〕
請求項1に記載の流量測定装置は、空気流路に空気の流れと略平行な平面状に設けられる絶縁膜と、絶縁膜の表面に設けられて通電により発熱する発熱抵抗と、絶縁膜の表面で発熱抵抗の上、下流側に設けられ、温度に応じて電気抵抗が変化する上、下流側検出抵抗とを備える。そして、流量測定装置は、上、下流側検出抵抗の検出差分に基づいて、空気流路を流れる空気の流量を測定する。
[Means of Claim 1]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a flow rate measuring apparatus comprising: an insulating film provided in a plane substantially parallel to an air flow in an air flow path; a heating resistor provided on a surface of the insulating film and generating heat when energized; Provided on the surface on the downstream side of the heating resistor, the electrical resistance changes according to the temperature, and further includes a downstream detection resistor. And a flow measuring device measures the flow volume of the air which flows through an air flow path based on the detection difference of an upper and downstream detection resistance.
また、絶縁膜の表面に平行で、かつ空気の流れと直交する方向を長手方向と定義すると、上、下流側検出抵抗は、長手方向に互いに平行に設けられ、絶縁膜の表面上で上、下流側検出抵抗で挟まれて区画される領域は、検出差分を検出するための検出領域をなしている。そして、上流側検出抵抗および下流側検出抵抗の電位端が、検出領域の長手方向の両端縁から引き出されている。また、発熱抵抗は、絶縁膜の表面上に検出領域を加熱するための発熱領域を形成し、発熱領域の長手方向の一端縁のみに、発熱抵抗の電位端が配されている。そして、発熱領域の長手方向の一端縁が、検出領域の長手方向の一端縁よりも一端側に突出している。 Further, when the direction parallel to the surface of the insulating film and perpendicular to the air flow is defined as the longitudinal direction, the upstream and downstream detection resistors are provided in parallel to each other in the longitudinal direction, and on the surface of the insulating film, An area that is sandwiched and divided by the downstream detection resistor forms a detection area for detecting a detection difference. The potential ends of the upstream detection resistor and the downstream detection resistor are drawn from both end edges in the longitudinal direction of the detection region. Further, the heating resistor forms a heating region for heating the detection region on the surface of the insulating film, and the potential end of the heating resistor is disposed only at one end edge in the longitudinal direction of the heating region. And the one end edge of the longitudinal direction of a heat_generation | fever area | region protrudes in the one end side rather than the one end edge of the longitudinal direction of a detection area | region.
また、発熱抵抗の上流側と下流側との温度差が最高になる長手方向の位置が、検出領域の長手方向の中央付近に位置し、発熱領域の長手方向の一端縁と他端縁との距離L0、および、上、下流側検出抵抗の長手方向の長さの1/2の位置と発熱領域の長手方向の一端縁との距離L1は、以下の相関式を満たす。In addition, the longitudinal position where the temperature difference between the upstream side and the downstream side of the heating resistor is the highest is located near the center of the longitudinal direction of the detection region, and the longitudinal edge of the heating region is between one end edge and the other end edge. The distance L0 and the distance L1 between the longitudinal position of the upper and downstream detection resistors in the longitudinal direction and one end edge in the longitudinal direction of the heat generation region satisfy the following correlation equation.
〔数式1〕54/100≦L1/L0≦81/100[Formula 1] 54/100 ≦ L1 / L0 ≦ 81/100
発熱抵抗の電位端近傍では、端子への放熱が著しいため昇温が不十分になり、空気の流れ方向における温度分布が明確に形成されない。そこで、発熱抵抗の電位端が配される発熱領域の一端縁を検出領域の一端縁よりも長手方向の一端側に突出させることにより、発熱領域の内で温度分布の形成が不明確な電位端近傍を検出領域から除外する。これにより、発熱領域の内で温度分布の形成が明確な領域のみを検出領域に含ませることができるので、流量検出感度を高めることができる。 In the vicinity of the potential end of the heat generation resistor, the temperature is not sufficiently raised because heat is radiated to the terminals, and the temperature distribution in the air flow direction is not clearly formed. Therefore, by projecting one end edge of the heat generating region where the potential end of the heat generating resistor is disposed to one end side in the longitudinal direction from the one end edge of the detection region, the potential end where the temperature distribution is unclear in the heat generating region. The neighborhood is excluded from the detection area. Thus, only the region where the temperature distribution is clearly formed in the heat generation region can be included in the detection region, so that the flow rate detection sensitivity can be increased .
また、数式1を満たすように発熱領域と検出領域とを設ければ、上、下流側検出抵抗の検出差分に基づいて算出される長手方向の平均温度差を50℃以上にすることができる。このため、流量検出感度を確実に高めることができる。 Further, if the heat generation area and the detection area are provided so as to satisfy Formula 1, the average temperature difference in the longitudinal direction calculated based on the detection difference of the upper and lower detection resistances can be set to 50 ° C. or more. For this reason, the flow rate detection sensitivity can be reliably increased.
〔請求項2の手段〕
請求項2に記載の流量測定装置によれば、発熱抵抗の上流側と下流側との温度差が最高になる長手方向の位置と発熱領域の長手方向の一端縁との距離L2は、距離L1と同一である。
数式1を満たす距離L1を上記の距離L2と同一となるように発熱領域と検出領域とを設ければ、上、下流側検出抵抗の検出差分に基づいて算出される長手方向の平均温度差を最大値に略一致させることができる。このため、流量検出感度を最大限に高めることができる。
[Means of claim 2 ]
According to the flow rate measuring apparatus of the second aspect , the distance L2 between the longitudinal position where the temperature difference between the upstream side and the downstream side of the heating resistor becomes the maximum and one end edge in the longitudinal direction of the heating region is the distance L1. Is the same.
If the heat generation area and the detection area are provided so that the distance L1 satisfying Equation 1 is equal to the distance L2, the average temperature difference in the longitudinal direction calculated based on the detection difference of the upper and downstream detection resistances can be obtained. The maximum value can be substantially matched. For this reason, the flow rate detection sensitivity can be maximized .
最良の形態1の流量測定装置は、空気流路に空気の流れと略平行な平面状に設けられる絶縁膜と、絶縁膜の表面に設けられて通電により発熱する発熱抵抗と、絶縁膜の表面で発熱抵抗の上、下流側に設けられ、温度に応じて電気抵抗が変化する上、下流側検出抵抗とを備える。そして、流量測定装置は、上、下流側検出抵抗の検出差分に基づいて、空気流路を流れる空気の流量を測定する。 The flow measuring device of the best mode 1 includes an insulating film provided in a plane substantially parallel to an air flow in an air flow path, a heating resistor provided on the surface of the insulating film and generating heat by energization, and the surface of the insulating film And provided on the downstream side of the heat generating resistor, the electrical resistance changes according to the temperature, and further includes a downstream detection resistor. And a flow measuring device measures the flow volume of the air which flows through an air flow path based on the detection difference of an upper and downstream detection resistance.
また、絶縁膜の表面に平行で、かつ空気の流れと直交する方向を長手方向と定義すると、上、下流側検出抵抗は、長手方向に互いに平行に設けられ、絶縁膜の表面上で上、下流側検出抵抗で挟まれて区画される領域は、検出差分を検出するための検出領域をなしている。そして、上流側検出抵抗および下流側検出抵抗の電位端が、検出領域の長手方向の両端縁から引き出されている。また、発熱抵抗は、絶縁膜の表面上に検出領域を加熱するための発熱領域を形成し、発熱領域の長手方向の一端縁のみに、発熱抵抗の電位端が配されている。そして、発熱領域の長手方向の一端縁が、検出領域の長手方向の一端縁よりも一端側に突出している。 Further, when the direction parallel to the surface of the insulating film and perpendicular to the air flow is defined as the longitudinal direction, the upstream and downstream detection resistors are provided in parallel to each other in the longitudinal direction, and on the surface of the insulating film, An area that is sandwiched and divided by the downstream detection resistor forms a detection area for detecting a detection difference. The potential ends of the upstream detection resistor and the downstream detection resistor are drawn from both end edges in the longitudinal direction of the detection region. Further, the heating resistor forms a heating region for heating the detection region on the surface of the insulating film, and the potential end of the heating resistor is disposed only at one end edge in the longitudinal direction of the heating region. And the one end edge of the longitudinal direction of a heat_generation | fever area | region protrudes in the one end side rather than the one end edge of the longitudinal direction of a detection area | region.
また、発熱領域の長手方向の一端縁と他端縁との距離L0、および、上、下流側検出抵抗の長手方向の長さの1/2の位置と発熱領域の長手方向の一端縁との距離L1は、数式1を満たす。
そして、発熱抵抗の上流側と下流側との温度差が最高になる長手方向の位置と発熱領域の長手方向の一端縁との距離L2は、距離L1と同一である。
In addition, the distance L0 between the one end edge and the other end edge in the longitudinal direction of the heat generation area, and the position of 1/2 of the longitudinal length of the upper and downstream detection resistors and the one end edge in the longitudinal direction of the heat generation area The distance L1 satisfies Formula 1.
The distance L2 between the longitudinal position where the temperature difference between the upstream side and the downstream side of the heating resistor becomes the highest and one end edge in the longitudinal direction of the heating area is the same as the distance L1.
〔実施例1の構成〕
実施例1の流量測定装置1の構成を、図1を用いて説明する。流量測定装置1は、例えば、内燃機関に吸入される空気の流量を測定するために用いられる。
[Configuration of Example 1]
The configuration of the flow rate measuring device 1 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. The flow rate measuring device 1 is used, for example, to measure the flow rate of air taken into an internal combustion engine.
流量測定装置1は、空気流路に空気の流れと略平行な平面状に設けられる絶縁膜2と、絶縁膜2の表面3に設けられて通電により発熱する発熱抵抗4と、表面3で発熱抵抗4の上、下流側に設けられ、温度に応じて電気抵抗が変化する上、下流側検出抵抗5、6とを備え、上、下流側検出抵抗5、6による検出差分に基づいて、空気流路を流れる空気の流量を測定するものである。
なお、以下の説明では、絶縁膜2の表面3に平行で、かつ空気の流れと直交する方向を長手方向と定義して説明する。
The flow rate measuring device 1 includes an
In the following description, the direction parallel to the
絶縁膜2は、空気流路内に空気の流れと略平行に配された基板9の表面上に形成されている。そして、絶縁膜2の表面3に、発熱抵抗4と上、下流側検出抵抗5、6とが設けられ、発熱抵抗4および上、下流側検出抵抗5、6は保護膜10により覆われている。なお、絶縁膜2の裏側には、基板9と発熱抵抗4および上、下流側検出抵抗5、6とを熱的に絶縁するための空洞11が形成されている。
The
発熱抵抗4は、1つの抵抗体から形成されており、長手方向に1回折り返されたU字形状を呈している。そして、発熱抵抗4は、後述する検出領域12を加熱するための発熱領域13を表面3上に形成している。また、発熱領域13は矩形状であり、発熱抵抗4の電位端16、17は、発熱領域13の長手方向の一端縁18に配されている。なお、電位端16、17には、外部回路と接続するための端子19、20が接続している。
The
上、下流側検出抵抗5、6は、長手方向に互いに平行に設けられおり、表面3上で上、下流側検出抵抗5、6で挟まれて区画される矩形の領域が、検出差分を検出するための検出領域12をなし、発熱領域13により加熱される。
The upper and
上流側検出抵抗5は、発熱抵抗側の抵抗体23と反発熱抵抗側の抵抗体24とから形成される。抵抗体23は、電位端25、26が検出領域12の他端縁28から引き出されており、検出領域12の一端縁27で2回の折り返しを有し、他端縁28で1回の折り返しを有している。抵抗体24は、電位端31、32が検出領域12の一端縁27から引き出されており、検出領域12の他端縁28で2回の折り返しを有し、一端縁27で1回の折り返しを有している。
また、下流側検出抵抗6も、発熱抵抗側の抵抗体33と反発熱抵抗側の抵抗体34とから形成されており、抵抗体33は抵抗体23と同様の構成であり、抵抗体34は抵抗体24と同様の構成となっている。
The upstream
The
すなわち、抵抗体23の電位端25、26および抵抗体33の電位端37、38は、検出領域12の他端縁28から引き出されており、抵抗体24の電位端31、32および抵抗体34の電位端39、40は、検出領域12の一端縁27から引き出されている。そして、上流側検出抵抗5の電位端25、26、31、32、および下流側検出抵抗6の電位端37〜40には、外部回路と接続するための端子41〜48が接続している。
That is, the potential ends 25 and 26 of the
〔実施例1の特徴〕
次に、流量測定装置1の特徴を図1を用いて説明する。
実施例1の流量測定装置1では、発熱領域13の長手方向の一端縁18と他端縁51との距離L0、および、上、下流側検出抵抗5、6の長手方向の長さの1/2の位置52と一端縁18との距離L1が数式1を満たす。これにより、発熱領域13の一端縁18が、検出領域12の一端縁27よりも一端側に突出している。
さらに、発熱抵抗4の上流側と下流側との温度差が最高になる長手方向の位置53と一端縁18との距離L2は、距離L1と同一である。つまり、長手方向において、位置52、53は一致している。
[Features of Example 1]
Next, features of the flow rate measuring device 1 will be described with reference to FIG.
In the flow measurement device 1 of the first embodiment, the distance L0 between the one
Further, the distance L2 between the longitudinal position 53 where the temperature difference between the upstream side and the downstream side of the
〔実施例1の効果〕
実施例1の流量測定装置1では、電位端16、17が配される発熱領域13の一端縁18を検出領域12の一端縁27よりも長手方向の一端側に突出させることで、発熱領域13の内で温度分布の形成が不明確な電位端16、17近傍を検出領域12から除外している。これにより、発熱領域13の内で温度分布の形成が明確な領域のみを検出領域12に含ませることができるので、流量検出感度を高めることができる。
[Effect of Example 1]
In the flow rate measuring device 1 of the first embodiment, the one
また、数式1を満たすように発熱領域13と検出領域12とを設ければ、上、下流側検出抵抗5、6の検出差分に基づいて算出される長手方向の平均温度差を50℃以上にすることができる(図2参照)。このため、流量検出感度を確実に高めることができる。
さらに、数式1を満たす距離L1が距離L2と同一となるように発熱領域13と検出領域12とを設ければ、上、下流側検出抵抗5、6の検出差分に基づいて算出される長手方向の平均温度差を最大値MAXに略一致させることができる(図2参照)。このため、流量検出感度を最大限に高めることができる。
Further, if the
Furthermore, if the
〔参考例〕
参考例の流量測定装置1の構成を、図3を用いて説明する。
参考例の流量測定装置1によれば、抵抗体23、33は、抵抗体24、34と同様に、電位端25、26および電位端37、38が検出領域12の一端縁27から引き出されており、検出領域12の他端縁28で2回の折り返しを有し、一端縁27で1回の折り返しを有している。すなわち、上流側検出抵抗5の電位端25、26、31、32、および下流側検出抵抗6の電位端37〜40は、すべて、検出領域12の長手方向の一端縁27から引き出されている。
[Reference example]
The configuration of the flow measurement device 1 of the reference example will be described with reference to FIG.
According to the flow rate measuring device 1 of the reference example , the
ここで、発熱抵抗4から検出領域12に与えられる熱は、上、下流側検出抵抗5、6にも熱伝導で伝わるため、上流側検出抵抗5の電位端25、26、31、32に接続する端子41〜44、および下流側検出抵抗6の電位端37〜40に接続する端子45〜48も放熱先となる。そこで、上流側検出抵抗5の電位端25、26、31、32、および下流側検出抵抗6の電位端37〜40を一端縁27のみから引き出すことで、一端縁27および他端縁28の両方から引き出す場合よりも、上、下流側検出抵抗5、6の端子41〜48への放熱量を少なくすることができる。このため、温度分布をより明確に形成することができるので、流量検出感度をさらに高めることができる。
Here, since the heat given from the
〔変形例〕
実施例1によれば、距離L1は距離L2と同一であったが、距離L1は距離L2と同一でなくても、数式1を満たしていれば、上、下流側検出抵抗5、6の検出差分に基づいて算出される長手方向の平均温度差を50℃以上にすることができる。さらに、距離L1が数式1を満たしていなくても、発熱領域13の一端縁18が検出領域12の一端縁27よりも一端側に突出していれば、少なくとも、温度分布の形成が不明確な電位端16、17近傍を検出領域12から除外して検出できるため、流量検出感度を高めることができる。
また、実施例1および参考例によれば、発熱抵抗4はU字形状を呈していたが、抵抗体23、24、33、34のように、3回以上の奇数回の折り返しを有する形状としてもよい。
[Modification]
According to the first embodiment, the distance L1 is the same as the distance L2. However, even if the distance L1 is not the same as the distance L2, the upper and
Moreover, according to Example 1 and the reference example , although the
1 流量測定装置
2 絶縁膜
3 表面
4 発熱抵抗
5 上流側検出抵抗
6 下流側検出抵抗
12 検出領域
13 発熱領域
16、17 発熱抵抗の電位端
18 発熱領域の一端縁
25、26、31、32 上流側検出抵抗の電位端
37〜40 下流側検出抵抗の電位端
27 検出領域の一端縁
28 検出領域の他端縁
51 発熱領域の他端縁
52 上、下流側検出抵抗の長手方向の長さの1/2の位置
53 発熱抵抗の上流側と下流側との温度差が最高になる長手方向の位置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
28 On the
Claims (2)
前記絶縁膜の表面に平行で、かつ空気の流れと直交する方向を長手方向と定義すると、前記上流側検出抵抗および前記下流側検出抵抗は、前記長手方向に互いに平行に設けられ、前記絶縁膜の表面上で前記上流側検出抵抗と前記下流側検出抵抗とで挟まれて区画される領域は、前記検出差分を検出するための検出領域をなし、前記上流側検出抵抗および前記下流側検出抵抗の電位端が、前記検出領域の長手方向の両端縁から引き出され、前記発熱抵抗は、前記絶縁膜の表面上に前記検出領域を加熱するための発熱領域を形成し、前記発熱領域の前記長手方向の一端縁のみに、前記発熱抵抗の電位端が配され、前記発熱領域の前記長手方向の一端縁が、前記検出領域の前記長手方向の一端縁よりも一端側に突出し、
前記発熱抵抗の他端縁を前記検出領域の他端縁よりも一端側に配置することにより、前記発熱抵抗の上流側と下流側との温度差が最高になる前記長手方向の位置が、前記検出領域の長手方向の中央付近に位置して、前記発熱領域の前記長手方向の一端縁と他端縁との距離L0、ならびに、前記上流側検出抵抗および前記下流側検出抵抗の前記長手方向の長さの1/2の位置と前記発熱領域の前記長手方向の一端縁との距離L1は、以下の相関式を満たすことを特徴とする流量測定装置。
54/100≦L1/L0≦81/100 An insulating film provided in a plane substantially parallel to the air flow in the air flow path, a heat generating resistor provided on the surface of the insulating film and generating heat when energized, and upstream of the heat generating resistor on the surface of the insulating film And an upstream detection resistor whose electrical resistance changes according to temperature, and a downstream detection resistor which is provided downstream of the heat generation resistor on the surface of the insulating film and whose electrical resistance changes according to temperature. In the flow measurement device for measuring the flow rate of the air flowing through the air flow path based on the detection difference between the upstream detection resistor and the downstream detection resistor,
When a direction parallel to the surface of the insulating film and perpendicular to the air flow is defined as a longitudinal direction, the upstream detection resistor and the downstream detection resistor are provided in parallel to each other in the longitudinal direction, and the insulating film An area between the upstream detection resistor and the downstream detection resistor that is partitioned by the upstream detection resistor forms a detection region for detecting the detection difference, and the upstream detection resistor and the downstream detection resistor And the heating resistor forms a heating region for heating the detection region on the surface of the insulating film, and the longitudinal end of the heating region is formed in the longitudinal direction of the detection region. A potential end of the heat generating resistor is arranged only at one end edge in the direction, and one end edge in the longitudinal direction of the heat generating region protrudes to one end side from one end edge in the longitudinal direction of the detection region,
By disposing the other end edge of the heating resistor on one end side with respect to the other end edge of the detection region, the position in the longitudinal direction where the temperature difference between the upstream side and the downstream side of the heating resistor is maximized is Located near the center in the longitudinal direction of the detection area, the distance L0 between the one end edge and the other end edge in the longitudinal direction of the heat generation area, and the upstream detection resistance and the downstream detection resistance in the longitudinal direction. A distance L1 between a half position of the length and one end edge in the longitudinal direction of the heat generating region satisfies the following correlation equation.
54/100 ≦ L1 / L0 ≦ 81/100
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